JP3603615B2 - XY axis head positioning device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体のボンダ等のヘッドをXY方向に移動し、位置決めするXY軸ヘッド位置決め装置に関するものであり、ワイヤボンダ装置などの高加減速・高精度な位置決めが必要な装置に適用できるものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の高加減速位置決め用XYテーブルとしては、特開平9−123034号公報に示されるものがある。図8はその側面図である。図9(a)(b)はその平面図と側面図において、剛性の低い案内装置をバネで表現した概略構成図である。各図において、1はX軸テーブル、2はY軸テーブル、3は出力テーブル、4、6、9はリニアガイド装置、4R、6R、9Rは案内レール、4S、6S、9Sはスライダ、B1、B2はベース、20はリニアモータ、22は可動子、23は固定子、25、26はセンサ、25A、26Aは検出部、25B、26Bはスケール、30はヘッドである。
【0003】
図8、9に示す従来の装置においては、X軸テーブル1の上に、被搬送物であるヘッド30を搭載した出力テーブル3が重ねて配置され、それら両テーブル1、3はX軸の力を伝達する直動案内装置であるリニアガイド装置4を介して連結されている。このリニアガイド装置4は、二基一対のリニアガイド装置からなり、その案内レール4RはX軸テーブル1の直動案内装置としてベースB1上に左右一対に配したリニアガイド装置6に対して直交させて出力テーブル3の下面に取り付けられている。
【0004】
一方、Y軸テーブル2の方は、ベースB1より高くしたベースB2の上にリニアガイド装置6で支持され、出力テーブル3と同じ高さにされている。また、出力テーブル3とY軸テーブル2はY軸の力を伝達する直動案内装置であるリニアガイド装置9を介して連結されており、そのリニアガイド装置9の案内レール9RをY軸テーブル2側に取り付け、スライダ9Sを出力テーブル3の幅の中心に位置させている。すなわち、Y軸テーブル2からリニアガイド装置9を介して出力テーブル3に加えられる駆動力が、出力テーブル3の重心に作用するようにし、出力テーブル3にピッチングやヨーイングモーメントが作用しないようにしてある。
【0005】
X軸テーブル1とY軸テーブル2の駆動手段としては、サーボモータとこれにカップリングを介してねじ軸が連結されたボールネジ式走行装置が一般的だが、ボールネジやカップリングは推力方向の剛性低下を招く問題があるため、図8に示す従来例では、これを排除し、両軸テーブル1、2の下側に可動子23と固定子22を対向させた構造のリニアモータ20を配設している。25と26は、テーブルの位置を検出するセンサであり、この位置情報に基づいてサーボモータを駆動し、フィードバック制御する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来のXYテーブルは以上のように構成されており。X軸テーブル1の上に出力テーブル3が取り付けてあるため、図9(b)に示すように加減速時に発生するモータ推力とヘッドの慣性力で出力テーブル3とX軸テーブル1にはピッチングモーメントが作用する。また、出力テーブル3がX軸テーブルの駆動軸から離れた位置にある場合、図9(a)に示すように、X軸テーブル1と出力テーブル3にヨーイングモーメントが作用する。また、リニアモータ20は可動子23と固定子22を対向させた構造のため、X軸テーブル1やY軸テーブル2に垂直方向の吸引力が作用する。これらの力に対してヘッド30やテーブル1、2、3を支持するために、テーブル1、2、3は重厚になり、リニアガイド装置4、6は耐荷重が大きく重い案内装置になっている。その結果、更に慣性が増加し、大きなモーメントが発生するという悪循環になっている。特に、ヘッド側の慣性が大きいことで、X軸テーブル1とY軸テーブル2に大きなヨーイングモーメントが作用し、両軸テーブルにヨーイング振動が発生する。この振動では推力発生部分であるコイルとフィードバックセンサ25とで位相が異なるため、制御系が不安定になる。
また、制御系が不安定になり、高いフィードバックゲインが得られない場合、XY軸方向の移動によって生じる架台振動がサーボ系へ強く影響する問題がある。架台振動のサーボ系への影響度合いは直動イナーシャ/(直動イナーシャ+回転イナーシャ)で表せ、ボールネジ機構の場合、回転イナーシャの割合が大きいので架台振動による外乱は低減されるが、直動イナーシャのみのリニアモータではそのまま影響を受ける問題がある。
また、可動部の慣性が大きいため、高加減速時に発生する反力で装置が大きく揺れる問題もある。
【0007】
本発明の目的は、上記のような従来のXYテーブルの問題点を解決し、軽量・高剛性で高いフィードバック制御性が得られるXY軸ヘッド位置決め装置を提供することにより、高加減速・高精度位置決めを可能にすることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の構成に係るXY軸ヘッド位置決め装置は、XY方向に移動可能なXY平面案内装置に設置された被搬送物であるヘッドと、X軸方向に直線運動可能なX軸方向案内装置に設置され、偏平な駆動コイルを備えて前記ヘッドをX軸方向に駆動する偏平なX軸テーブルと、Y軸方向に直線運動可能なY軸方向案内装置に設置され、偏平な駆動コイルを備えて前記ヘッドをY軸方向に駆動する偏平なY軸テーブルと、前記X、Y軸テーブルの駆動コイルを可動子とする電磁駆動装置と、前記ヘッドと前記X軸テーブルとを前記ヘッドが前記X軸テーブルの端面に沿ってY軸方向に摺動自在に連結する連結案内装置と、前記ヘッドと前記Y軸テーブルとを前記ヘッドが前記Y軸テーブルの端面に沿ってX軸方向に摺動自在に連結する連結案内装置とを備え、前記ヘッドのX軸方向隣に前記連結案内装置を介して前記X軸テーブルを、前記ヘッドのY軸方向隣に前記連結案内装置を介してY軸テーブルをそれぞれ配置すると共に、前記ヘッドの重心と前記X軸テーブルと前記Y軸テーブルと前記連結案内装置とをほぼ同一平面上に配置し、かつ前記X軸テーブルから前記連結案内装置を介して前記ヘッドに加えられる駆動力と、前記Y軸テーブルから前記連結案内装置を介して前記ヘッドに加えられる駆動力とが前記ヘッドの重心に作用するように構成したものである。
【0009】
本発明の第2の構成に係るXY軸ヘッド位置決め装置は、前記ヘッドとX軸テーブルを連結する連結案内装置のスライダを、ヘッドの重心を通りX軸と平行な線とヘッドの端面とが交わる付近に固定し、前記ヘッドとY軸テーブルを連結する連結案内装置のスライダを、ヘッドの重心を通りY軸と平行な線とヘッドの端面とが交わる付近に固定したものである。
【0010】
本発明の第3の構成に係るXY軸ヘッド位置決め装置は、前記ヘッドとX軸テーブルを連結する連結案内装置のスライダと前記ヘッドとの間、または前記ヘッドとY軸テーブルを連結する連結案内装置のスライダと前記ヘッドとの間に、それぞれ推力方向の剛性が調整可能なカップリングを取り付けたものである。
【0011】
本発明の第4の構成に係るXY軸ヘッド位置決め装置は、前記駆動コイルが、移動方向と平行に巻線されており、推力に寄与しない巻線部分に直接ヒートシンクを取り付けたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1〜図7に基づいて、本発明のXY軸ヘッド位置決め装置を説明する。図1は本発明の一実施の形態によるXY軸ヘッド位置決め装置を示す斜視図、図2は図1の矢印Aからみた側面図、図3は図2のB−B線での断面構成図、図4は図2のC−C線での断面構成図、図5は図2のD−D線での断面構成図、図6(a)(b)は図3と図4において、剛性の低い案内装置をバネで表現した概略構成図、図7は本発明の一実施の形態に係わるカップリング部を示す断面構成図である。
各図において、1はX軸テーブル、2はY軸テーブル、30はヘッド、6、31、32は直動案内装置、6R、31R、32Rは案内レール、6S、31S、32Sはスライダ、40はヘッド30とX軸テーブル1、Y軸テーブル2を摺動自在に連結する連結案内装置、40Rは案内レール、40Sはスライダ、41はXY平面案内装置、B1、B2、B3はベース、26は位置検出部、26Aは検出部、26Bはスケール、34は電磁駆動装置の偏平な駆動コイル(以下、略して偏平コイルと記す)、35、36、35A、36A、35B、36Bは永久磁石、37はヨーク、38はヒートシンク、39はカップリング、39A、39Bはコの字型部材、39Cはゴム平板である。
【0013】
図1〜図7に示す本発明の装置においては、被搬送物であるヘッド30は、ベースB1の上にXY平面移動用のXY平面案内装置41を介して取り付けられており、垂直・ピッチング・ヨーイング方向に拘束支持されて、X方向及びY方向を含む平面上の任意の位置に変位可能になっている。XY平面案内装置41は、例えばベースB1の上に一対の直動案内装置31が2個配設され、その2本の案内レール31RはY軸と平行にベースB1側に取り付けられている。スライダ31Sの上には、X軸方向の移動を案内するための直線案内装置32の案内レール32RがY軸方向の案内レール31Rと直交する方向に取り付けられている。そして、スライダ32Sの上に被搬送物であるヘッド30が取り付けられている。
【0014】
被搬送物であるヘッド30のX軸方向隣には、ベースB2の上に直動案内装置6を介して平板状のX軸テーブル1が取り付けられている。その案内レール6RはベースB2上にX軸方向に2本平行に固定されている。そして、各案内レール6Rにつき2台づつ計4台のスライダ6Sが、平板状のX軸テーブル1とほぼ同じ高さになるように、X軸テーブル1の下の面に取り付けられている。X軸テーブルは、偏平コイル34、スライダ6Sを含めて、極力薄型に構成されている。この場合、X軸テーブル1の一端面はヘッド30の一端面と相対しており、両者は連結案内装置40で連結されている。その連結案内装置40の案内レール40RはX軸テーブル1の平板と同じ高さになるようにX軸テーブル1側の端面に固定され、スライダ40Sの方はヘッド30の端面に固定されている。
【0015】
X軸テーブル1の駆動装置としては、偏平コイル34を用いた面内駆動モータ(ボイスコイルモータ)を採用している。可動子であるコイル34は偏平状に形成され、平板状のX軸テーブル1の表面に取り付けられており、偏平コイル34において移動方向と直交する方向に巻線されていて推力が発生する巻線部分と、X軸テーブル1の平板は同一平面上になっている。X軸テーブル1の材質は非磁性体で剛性が高い方が望ましく、本実施の形態では例えばセラミックが使用されている。
【0016】
偏平コイル34の下側には、固定子である永久磁石35が所定のギャップを介してヨークを兼ねたベースB2の上に固定されており、偏平コイル34の上側には、もう一方の固定子である永久磁石36と門型のヨーク37がベースB2上に固定されている。可動子である偏平コイル34はX軸方向のみに駆動力を発生する。26は、X軸テーブル1の位置を検出する、例えば光学式のセンサとしてのX軸位置検出装置で、検出部26AがベースB2上に、スケール26BがX軸テーブル1の端部に取り付けられている。更に図示しないが、制御用電源(ドライバ)や、制御装置(サーボコントローラ)等を備えて、ドライブシステムを構成している。
【0017】
一方、ヘッド30のY軸方向隣には、X軸テーブル1と同じ構造のY軸テーブル2がベースB3に取り付けてあり、X軸テーブル1とY軸テーブル2は、ほぼ同一平面上に配置される。その駆動装置・制御システムはX軸テーブル1と同じである。
【0018】
前述のように、X軸テーブル1とY軸テーブル2は、ほぼ同一平面上に配置され、駆動装置も偏平コイル34を用いた面内駆動モータであるため、X軸テーブル1とY軸テーブル2では、作用する全ての力の作用点と方向がほぼ同一平面上になる。
また、X軸テーブル1、Y軸テーブル2、ヘッド30、および連結案内装置40は、それらの重心を前記平面と同一の平面上に配置する。このようにすることによって、X軸テーブル1、Y軸テーブル2、およびヘッド30のいずれにもピッチングモーメントや垂直方向の力が発生しない。
また、このような構成では、X軸テーブル1およびY軸テーブル2に求められる剛性は平面方向のみとなるため、その方向以外の剛性は不要となり軽量化が可能となる。
また、直動案内装置6にも無駄な力が加わらないため、小型化、軽量化が可能となる。また、直動案内装置6の寿命も延びる。
ヘッド30についても同様に、小型化、軽量化が可能となる。
【0019】
次に、ヘッド30とX軸テーブル1、およびヘッド30とY軸テーブル2を連結する連結案内装置40について説明する。
ヘッド30にX軸方向の推力を伝達するスライダ40Sは、ヘッド30の重心を通り、X軸と平行な線とヘッド30の端面が交わる位置に取り付けられている。また、ヘッド30にY軸方向の推力を伝達するスライダ40Sは、ヘッド30の重心を通り、Y軸と平行な線とヘッド30の端面が交わる位置に取り付けられている。すなわち、X軸テーブル1から連結案内装置40を介してヘッド30に加えられる駆動力と、Y軸テーブル2から連結案内装置40を介してヘッド30に加えられる駆動力がヘッド30の重心に作用するようにしてある。この結果、ヘッド30にはピッチングおよびヨーイングのモーメントがかからなくなる。また、ヘッド30のXY平面案内装置41にも無駄な力が作用しないため、大幅な小型化・軽量化ができる。
また、ヘッド側の慣性が小さくなった分、一方の軸が可動範囲の端にあるときに他方のX軸テーブル1あるいはY軸テーブル2に働くヨーイングモーメントは小さくなり、両軸テーブル1、2のヨーイング支持剛性が向上するため、制御系を不安定にする両軸テーブル1、2のヨーイング振動の発生を軽減できる。
なお、X軸テーブル1とY軸テーブル2が干渉する場合は、平板状テーブルの厚みの分、ベースB2とベースB3の高さに差をつけ、それぞれの干渉を避けて取り付けてもよい。この場合、ヘッド30のY方向の慣性重量にはレール32Rが加わり、等価的に重心が低くなるのでY軸テーブルをX軸テーブルの下方に配置するとよい。
【0020】
図1〜図7に示す本実施の形態においては、ヘッド30とX軸テーブル1を連結する連結案内装置40のスライダ40Sとヘッド30との間と、ヘッド30とY軸テーブル2を連結する連結案内装置40のスライダ40Sとヘッド30との間に、それぞれ剛性を調整出来るカップリング39が取り付けられている。そのカップリング39の拡大図を図7に示す。スライダ40S側に取り付けたコの字型の部材39Aと、ヘッド30側に取り付けられたコの字型の部材39Bとの間に、ゴム平板39Cが所定の予圧がかけられ挟み込まれている。このゴム平板39Cの面積を変えることで、スライダ40Sとヘッド30間の剛性を調整できるようになっている。これによって、ヘッド30に推力を伝達している連結案内装置40が節になる振動でサーボ系が不安定にならないように、共振周波数を調整できる。
【0021】
また、図1〜図7に示す本実施の形態においては、偏平コイル34は、移動方向と平行に巻線されていて推力に寄与しない巻線部分に、ヒートシンク38が直接取り付けられている。このため、高い放熱性が得られる。
【0022】
【発明の効果】
以上のように、本発明の第1の構成においては、XY方向に移動可能なXY平面案内装置に設置された被搬送物であるヘッドと、X軸方向に直線運動可能なX軸方向案内装置に設置され、偏平な駆動コイルを備えて前記ヘッドをX軸方向に駆動する偏平なX軸テーブルと、Y軸方向に直線運動可能なY軸方向案内装置に設置され、偏平な駆動コイルを備えて前記ヘッドをY軸方向に駆動する偏平なY軸テーブルと、前記X、Y軸テーブルの駆動コイルを可動子とする電磁駆動装置と、前記ヘッドと前記X軸テーブルとを前記ヘッドが前記X軸テーブルの端面に沿ってY軸方向に摺動自在に連結する連結案内装置と、前記ヘッドと前記Y軸テーブルとを前記ヘッドが前記Y軸テーブルの端面に沿ってX軸方向に摺動自在に連結する連結案内装置とを備え、前記ヘッドのX軸方向隣に前記連結案内装置を介して前記X軸テーブルを、前記ヘッドのY軸方向隣に前記連結案内装置を介してY軸テーブルをそれぞれ配置すると共に、前記ヘッドの重心と前記X軸テーブルと前記Y軸テーブルと前記連結案内装置とをほぼ同一平面上に配置し、かつ前記X軸テーブルから前記連結案内装置を介して前記ヘッドに加えられる駆動力と、前記Y軸テーブルから前記連結案内装置を介して前記ヘッドに加えられる駆動力とが前記ヘッドの重心に作用するように構成したので、X軸テーブル、Y軸テーブル、およびヘッドのいずれにもピッチングモーメントや垂直方向の力が発生しない。また、X軸テーブルおよびY軸テーブルに求められる剛性は平面方向のみとなるため、その方向以外の剛性は不要となり軽量化が可能となる。
【0023】
また、本発明の第2の構成においては、前記ヘッドとX軸テーブルを連結する連結案内装置のスライダを、ヘッドの重心を通りX軸と平行な線とヘッドの端面とが交わる付近に固定し、前記ヘッドとY軸テーブルを連結する連結案内装置のスライダを、ヘッドの重心を通りY軸と平行な線とヘッドの端面とが交わる付近に固定したので、ヘッドにピッチングおよびヨーイングのモーメントがかからなくなり、その案内装置が軽量化できる。この結果、X軸テーブルおよびY軸テーブルは薄型化・軽量化され、案内装置は小型化・軽量化・長寿命化される。また、低慣性のため制御系を不安定にする振動の発生も軽減でき、高い制御性が得られる。
【0024】
また、本発明の第3の構成においては、前記ヘッドとX軸テーブルを連結する連結案内装置のスライダと前記ヘッドとの間、または前記ヘッドとY軸テーブルを連結する連結案内装置のスライダと前記ヘッドとの間に、それぞれ推力方向の剛性が調整可能なカップリングを取り付けたので、この連結案内装置が節になる振動がサーボ系を不安定にしないように共振周波数を調整できる。
【0025】
また、本発明の第4の構成においては、前記駆動コイルが、移動方向と平行に巻線されており、推力に寄与しない巻線部分に直接ヒートシンクを取り付けたので、高い放熱性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係るXY軸ヘッド位置決め装置を示す斜視図である。
【図2】図1の矢印Aからみた側面図である。
【図3】図2のB−B線での断面構成図である。
【図4】図2のC−C線での断面構成図である。
【図5】図2のD−D線での断面構成図である。
【図6】図3と図4において、剛性の低い案内装置をバネで表現した概略構成図である。
【図7】本発明の一実施の形態に係わるカップリング部を示す断面構成図である。
【図8】従来のXY軸ヘッド位置決め装置を示す側面図である。
【図9】従来のXY軸ヘッド位置決め装置において剛性の低い案内装置をバネで表現した概略構成図である。
【符号の説明】
1 X軸テーブル、2 Y軸テーブル、3 出力テーブル、4,6,9,31,32 直動案内装置、4R,6R,9R,31R,32R,40R 案内レール、4S,6S,9S,31S,32S,40S スライダ、40 連結案内装置、41 XY平面案内装置、B1,B2,B3 ベース、20 リニアモータ、22 可動子、23 固定子、25、26 位置検出部、25A,26A 検出部、25B,26B スケール、30 ヘッド、34 偏平コイル、35,36,35A,36A,35B,36B 永久磁石、37 ヨーク、38 ヒートシンク、39 カップリング、39A,39B コの字型部材、39C ゴム平板。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an XY-axis head positioning device that moves and positions a head such as a semiconductor bonder in the XY directions, and is applicable to a device that requires high acceleration / deceleration and high-precision positioning, such as a wire bonder device. is there.
[0002]
[Prior art]
A conventional XY table for high acceleration / deceleration positioning is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-123434. FIG. 8 is a side view thereof. FIGS. 9 (a) and 9 (b) are schematic configuration diagrams in which a guide device having low rigidity is represented by a spring in its plan view and side view. In each figure, 1 is an X-axis table, 2 is a Y-axis table, 3 is an output table, 4, 6, and 9 are linear guide devices, 4R, 6R, and 9R are guide rails, 4S, 6S, and 9S are sliders, and B1, B2 is a base, 20 is a linear motor, 22 is a mover, 23 is a stator, 25 and 26 are sensors, 25A and 26A are detectors, 25B and 26B are scales, and 30 is a head.
[0003]
In the conventional apparatus shown in FIGS. 8 and 9, an output table 3 having a
[0004]
On the other hand, the Y-axis table 2 is supported by a
[0005]
The driving means of the X-axis table 1 and the Y-axis table 2 is generally a servomotor and a ball screw type traveling device in which a screw shaft is connected to the servomotor via a coupling. However, the ball screw and the coupling have a reduced rigidity in the thrust direction. In the conventional example shown in FIG. 8, the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional XY table is configured as described above. Since the output table 3 is mounted on the X-axis table 1, the pitching moment is applied to the output table 3 and the X-axis table 1 by the motor thrust generated during acceleration / deceleration and the inertia force of the head as shown in FIG. Acts. When the output table 3 is located at a position away from the drive axis of the X-axis table, a yawing moment acts on the X-axis table 1 and the output table 3 as shown in FIG. Since the
Further, when the control system becomes unstable and a high feedback gain cannot be obtained, there is a problem that the gantry vibration generated by the movement in the XY axis directions strongly affects the servo system. The degree of influence of the gantry vibration on the servo system can be expressed by linear motion inertia / (linear motion inertia + rotation inertia). In the case of a ball screw mechanism, the disturbance due to the gantry vibration is reduced because the ratio of the rotation inertia is large, but the linear motion inertia is reduced. There is a problem that the linear motor only has the same effect.
Further, since the inertia of the movable portion is large, there is also a problem that the device is largely shaken by the reaction force generated at the time of high acceleration / deceleration.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problems of the conventional XY table as described above, and to provide an XY-axis head positioning device that is lightweight and has high rigidity and high feedback controllability. It is to enable positioning.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
An XY-axis head positioning device according to a first configuration of the present invention includes a head, which is an object to be conveyed, installed on an XY plane guide device movable in the XY directions, and an X-axis direction guide capable of linearly moving in the X-axis direction. A flat X-axis table provided with a flat drive coil and driving the head in the X-axis direction with a flat drive coil, and a flat drive coil mounted on a Y-axis direction guide device capable of linearly moving in the Y-axis direction. comprising a flat Y-axis table for driving the head in the Y-axis direction, the X, and an electromagnetic drive device for the movable element driving coils of the Y-axis table and the X-axis table and the head is the head and the a coupling guide device slidably coupled to the Y-axis direction along the end face of the X-axis table, the head and the Y-axis table and the head is the Y-axis sliding along the end face of the table in the X-axis direction Linking to move freely Comprising an inner device, the X-axis table through the connection guide device in the X-axis direction next to the head, as well as arranged in the Y-axis table through the connection guide device in the Y-axis direction next to the head the center of gravity of the head and the X-axis table and the Y-axis table and the coupling guide device is arranged on substantially the same plane, and applied to the head from the X-axis table through the connection guide device driving force And a driving force applied to the head from the Y-axis table via the connection guide device acts on the center of gravity of the head .
[0009]
In the XY-axis head positioning device according to the second configuration of the present invention, the end face of the head intersects a line passing through the center of gravity of the head and parallel to the X-axis with the slider of the connection guide device connecting the head and the X-axis table. The slider of the connection guide device for connecting the head and the Y-axis table, which is fixed to the vicinity of the head, is fixed to the vicinity of where the line passing through the center of gravity of the head and parallel to the Y-axis intersects the end face of the head.
[0010]
An XY-axis head positioning device according to a third configuration of the present invention is a connection guide device that connects between the slider of the connection guide device that connects the head and the X-axis table and the head, or connects the head and the Y-axis table. And a coupling whose rigidity in the thrust direction can be adjusted between the slider and the head.
[0011]
In the XY-axis head positioning device according to a fourth configuration of the present invention, the drive coil is wound in parallel with the moving direction, and a heat sink is directly attached to a winding portion that does not contribute to thrust.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The XY axis head positioning device of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing an XY-axis head positioning device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view seen from an arrow A in FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional configuration view taken along line BB in FIG. 4 is a sectional view taken along line CC of FIG. 2, FIG. 5 is a sectional view taken along line DD of FIG. 2, and FIGS. FIG. 7 is a schematic configuration diagram illustrating a low guide device by a spring, and FIG. 7 is a cross-sectional configuration diagram illustrating a coupling unit according to an embodiment of the present invention.
In each figure, 1 is an X-axis table, 2 is a Y-axis table, 30 is a head, 6, 31, and 32 are linear motion guide devices, 6R, 31R, and 32R are guide rails, 6S, 31S, and 32S are sliders, and 40 is a slider. A connection guide device for slidably connecting the
[0013]
In the apparatus of the present invention shown in FIGS. 1 to 7, the
[0014]
A flat X-axis table 1 is mounted on a base B2 via a linear
[0015]
As a driving device of the X-axis table 1, an in-plane driving motor (voice coil motor) using the
[0016]
Below the
[0017]
On the other hand, a Y-axis table 2 having the same structure as the X-axis table 1 is attached to the base B3 next to the
[0018]
As described above, the X-axis table 1 and the Y-axis table 2 are arranged on substantially the same plane, and the driving device is also an in-plane drive motor using the
The X-axis table 1, the Y-axis table 2, the
Further, in such a configuration, since the rigidity required for the X-axis table 1 and the Y-axis table 2 is only in the plane direction, rigidity in other directions is not required, and the weight can be reduced.
Further, since no useless force is applied to the linear
Similarly, the size and weight of the
[0019]
Next, the
The
In addition, the yawing moment acting on the other X-axis table 1 or Y-axis table 2 when one axis is at the end of the movable range is reduced by the decrease in the inertia on the head side, and the two-axis tables 1 and 2 Since the yawing support rigidity is improved, it is possible to reduce the occurrence of yawing vibration of the biaxial tables 1 and 2, which makes the control system unstable.
When the X-axis table 1 and the Y-axis table 2 interfere with each other, the heights of the bases B2 and B3 may be made different by the thickness of the plate-shaped table so as to avoid the interference. In this case, since the
[0020]
In the present embodiment shown in FIGS. 1 to 7, the connection between the
[0021]
In the present embodiment shown in FIGS. 1 to 7, the
[0022]
【The invention's effect】
As described above, in the first configuration of the present invention, the head which is the object to be transported installed in the XY plane guide device movable in the XY directions, and the X-axis direction guide device capable of linearly moving in the X-axis direction A flat X-axis table provided with a flat drive coil and driving the head in the X-axis direction, and a flat drive coil mounted on a Y-axis direction guide device capable of linearly moving in the Y-axis direction. and flat Y-axis table for driving the head in the Y-axis direction Te, the X, and an electromagnetic driving device according to the drive coil of the Y-axis table movable element, and the said head X-axis table the head and the X a coupling guide device slidably coupled to the Y-axis direction along the end face of the shaft table, slides and the said head Y-axis table in the X-axis direction along the end face of the head is the Y-axis table Linking guide device that connects freely The provided, the X-axis table through the connection guide device in the X-axis direction next to the head, as well as arranged in the Y-axis table through the connection guide device in the Y-axis direction next to the head, the head and substantially arranged on the same plane, and the X-axis through the connecting guide device from the table is added to the head driving force centroid and the X-axis table and the Y-axis table and the connection guide device, the Since the driving force applied to the head from the Y-axis table via the connection guide device is configured to act on the center of gravity of the head, the pitching moment or the pitching moment is applied to any of the X-axis table, the Y-axis table, and the head. No vertical force is generated. Further, since the rigidity required for the X-axis table and the Y-axis table is only in the plane direction, rigidity other than the direction is unnecessary, and the weight can be reduced.
[0023]
Further, in the second configuration of the present invention, the slider of the connection guide device that connects the head and the X-axis table is fixed near the intersection of a line passing through the center of gravity of the head and parallel to the X-axis and the end face of the head. Since the slider of the connection guide device for connecting the head and the Y-axis table is fixed in the vicinity of the intersection of a line passing through the center of gravity of the head and parallel to the Y-axis with the end face of the head, the head is not subject to pitching and yawing moments. And the guide device can be reduced in weight. As a result, the X-axis table and the Y-axis table are reduced in thickness and weight, and the guide device is reduced in size, weight, and life. In addition, the occurrence of vibration that makes the control system unstable due to low inertia can be reduced, and high controllability can be obtained.
[0024]
Further, in the third configuration of the present invention, the slider and the head of the connection guide device for connecting the head and the Y-axis table may be provided between the slider and the head of the connection guide device for connecting the head and the X-axis table. Since couplings capable of adjusting the rigidity in the thrust direction are mounted between the head and the head, the resonance frequency can be adjusted so that the vibration that causes the connection guide device to be a node does not make the servo system unstable.
[0025]
Further, in the fourth configuration of the present invention, the drive coil is wound in parallel with the moving direction, and the heat sink is directly attached to the winding portion that does not contribute to the thrust, so that high heat dissipation can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an XY axis head positioning device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view as viewed from an arrow A in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional configuration diagram taken along line BB of FIG. 2;
FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram taken along line CC of FIG. 2;
FIG. 5 is a sectional configuration view taken along line DD of FIG. 2;
FIG. 6 is a schematic configuration diagram in which a guide device having low rigidity is represented by a spring in FIGS. 3 and 4;
FIG. 7 is a cross-sectional configuration diagram illustrating a coupling unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a side view showing a conventional XY-axis head positioning device.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram in which a guide device having low rigidity in a conventional XY-axis head positioning device is represented by a spring.
[Explanation of symbols]
1 X-axis table, 2 Y-axis table, 3 output tables, 4, 6, 9, 31, 32 linear motion guide device, 4R, 6R, 9R, 31R, 32R, 40R guide rail, 4S, 6S, 9S, 31S, 32S, 40S slider, 40 connection guide device, 41 XY plane guide device, B1, B2, B3 base, 20 linear motor, 22 mover, 23 stator, 25, 26 position detector, 25A, 26A detector, 25B, 26B scale, 30 heads, 34 flat coils, 35, 36, 35A, 36A, 35B, 36B permanent magnets, 37 yokes, 38 heat sinks, 39 couplings, 39A, 39B U-shaped members, 39C rubber flat plate.
Claims (4)
前記ヘッドのX軸方向隣に前記連結案内装置を介して前記X軸テーブルを、前記ヘッドのY軸方向隣に前記連結案内装置を介してY軸テーブルをそれぞれ配置すると共に、前記ヘッドの重心と前記X軸テーブルと前記Y軸テーブルと前記連結案内装置とをほぼ同一平面上に配置し、かつ前記X軸テーブルから前記連結案内装置を介して前記ヘッドに加えられる駆動力と、前記Y軸テーブルから前記連結案内装置を介して前記ヘッドに加えられる駆動力とが前記ヘッドの重心に作用するように構成したXY軸ヘッド位置決め装置。A head, which is an object to be transported, installed on an XY plane guide device movable in the XY directions, and an X-axis direction guide device, which is linearly movable in the X-axis direction, is provided with a flat driving coil, and the head is provided with X A flat X-axis table driven in the axial direction, and a flat Y-axis table installed on the Y-axis direction guide device capable of linearly moving in the Y-axis direction and having a flat drive coil for driving the head in the Y-axis direction When the X, slidably driving coils of the Y-axis table and the electromagnetic drive device for the movable element, and said X-axis table and the head said head along the end face of the X-axis table in the Y-axis direction And a connection guide device that connects the head and the Y-axis table slidably in the X-axis direction along the end surface of the Y-axis table .
The X-axis table is arranged next to the head in the X-axis direction via the connection guide device, and the Y-axis table is arranged next to the head in the Y-axis direction via the connection guide device. said X-axis table and the Y-axis table and the connection guide device is arranged on substantially the same plane, and the X-axis through the connecting guide device from the table is added to the head driving power, the Y-axis table An XY-axis head positioning device configured so that a driving force applied to the head via the connection guide device acts on the center of gravity of the head.
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